JPH086162B2 - 焼付塗装用アルミニウム合金材の製造方法 - Google Patents

焼付塗装用アルミニウム合金材の製造方法

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JPH086162B2
JPH086162B2 JP1223913A JP22391389A JPH086162B2 JP H086162 B2 JPH086162 B2 JP H086162B2 JP 1223913 A JP1223913 A JP 1223913A JP 22391389 A JP22391389 A JP 22391389A JP H086162 B2 JPH086162 B2 JP H086162B2
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はブラインド等として使用される焼付塗装用
アルミニウム合金材の製造方法に関し、より詳しくは原
材料としてブレージングシートのスクラップ材を用いる
に適し、かつ成形性および焼付塗装後の強度に優れた焼
付塗装用アルミニウム合金材の製造方法に関するもので
ある。
従来の技術 一般にアルミニウム合金製ブラインドの製造過程にお
いては、厚み0.10〜0.30mm程度の圧延板に対して、200
〜300℃×0.5〜3分程度の加熱を伴なう焼付塗装を行な
うのが通常である。
ところで、ブラインド用アルミニウム合金材として
は、従来はAl−4.5%Mg基合金であるJIS 5086合金のH18
材が主に使用されていたが、この材料は非熱処理型合金
の冷間加工材であるため、前述のような焼付塗装の工程
において材料の強度低下が大きいという欠点がある。そ
のため焼付塗装後の耐力、強度を確保するためには、焼
付塗装前の強度、耐力をかなり高目にしなければなら
ず、その場合焼付塗装前の成形時における成形性、形状
凍結性が悪くなるという問題が生じる。また上述の5086
合金の如き高Mgの合金は冷間圧延性に劣るためブライン
ド用に0.10〜0.30mm程度の薄肉の圧延材を得るための工
程数が多くなって製造コストの増大を招き、またMg量が
高いところから原材料コストも高くならざるを得ないと
いう欠点もある。
一方、ブラインド等の焼付塗装の用途とは異なるが、
アルミニウム合金製熱交換器等にはブレージングシート
が広く使用されており、このブレージングシートは一般
に皮材として多量のSiを含有するアルミニウム合金が使
用されている。そのためブレージングシートのスクラッ
プ材もSiを高濃度で含有するため、そのスクラップ材の
使用品種が限られ、ブレージングシート・スクラップ材
の活用を図り得なかったのが実情である。
発明が解決しようとする課題 前述のようにブラインド等に使用される従来の焼付塗
装用アルミニウム合金材料は、焼付塗装工程における強
度低下が大きいことから、強加工材で用いることにな
り、このため焼付塗装前の成形時の成形性、形状凍結性
が劣らざるを得ず、また製造コスト、材料コストも大き
い欠点があり、そこで焼付塗装工程における強度の低下
が少なく、しかも低コストで得ることができる材料の開
発が望まれている。
またその一方では、ブレージングシートのスクラップ
材の用途を拡大し得るような品種のアルミニウム合金の
開発が望まれている。
この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、
ブレージングシートのスクラップ材を用いて、焼付塗装
工程での強度の低下が少なく、焼付塗装前の成形時にお
ける成形性、形状凍結性も良好な焼付塗装用アルミニウ
ム合金材を低コストで得ることのできる方法を提供する
ことを目的とするものである。
課題を解決するための手段 本発明者等は前述の課題を解決するべく鋭意実験・検
討を重ねた結果、ブレージングシートのスクラップ材を
ベースとして、Cu量、Mn量、Si量等を適切に調整すると
ともに、適切な製造プロセスを適用することによって、
焼付塗装前の成形性が優れると同時に焼付塗装工程での
強度の低下が少なく、かつ成形加工による形状凍結性も
優れた焼付塗装用アルミニウム合金材が得られることを
見出し、この発明をなすに至った。
具体的には、請求項1の発明の焼付塗装用アルミニウ
ム合金材の製造方法は、Si 1.90〜3.0%、Mg 0.7〜3.0
%、Cu 0.05〜0.35%、Mn 0.70〜1.0%、Ti 0.005〜0.2
%、B 0.001〜0.04%を含有し、かつ不純物としてのFe
を0.50%以下に規制し、残部がAlおよびその他の不可避
的不純物よりなるアルミニウム合金を鋳造し、得られた
鋳塊を480〜540℃の範囲内の温度で2時間以上均熱処理
し、次いで熱間圧延および冷間圧延を施し、さらに700
℃/min以上の昇温温度で500〜540℃の範囲内の温度に急
速加熱して、1000℃/min以上の冷却速度で急速冷却する
中間焼鈍を施し、その後最終冷間圧延を90%以上の圧延
率で行なうことを特徴とするものである。
また請求項2の発明の焼付塗装用アルミニウム合金材
の製造方法は、Si 1.90〜3.0%、Mg 0.7〜3.0%、Cu 0.
05〜0.35%、Mn 0.70〜1.0%、Ti 0.005〜0.2%、B 0.0
01〜0.04%を含有し、さらにZn 0.50〜1.50%、Cr 0.10
〜0.30%、Zr 0.10〜0.30%、V 0.10〜0.30%のうちの
1種または2種以上を含有し、かつ不純物としてのFeを
0.50%以下に規制し、残部がAlおよびその他の不可避的
不純物よりなるアルミニウム合金を鋳造し、得られた鋳
塊を480〜540℃の範囲内の温度で2時間以上均熱処理
し、次いで熱間圧延および冷間圧延を施し、さらに700
℃/min以上の昇温速度で500〜540℃の範囲内の温度に急
速加熱して、1000℃/min以上の冷却速度で急速冷却する
中間焼鈍を施し、その後最終冷間圧延を90%以上の圧延
率で行なうことを特徴とするものである。
作用 先ずこの発明の焼付塗装用アルミニウム合金材の製造
方法に使用される合金の成分限定理由について説明す
る。
Si: Siはブレージングシートのスクラップ材に多量に含ま
れる合金元素であり、強度向上および焼付塗装時の強度
低下の防止に有効である。Si量が1.90%未満ではこれら
の効果が充分に得られず、一方3.0%を越えれば冷間圧
延性を損なう。そこでSi量は1.90〜3.0%の範囲内とし
た。
Mg: MgはSiとともに強度向上および焼付塗装後の強度の維
持に有効な元素である。Mgが0.7%未満ではこれらの効
果が充分ではなく、一方3.0%を越えてもそれ以上の効
果は期待できないから、Mg量は0.7〜3.0%の範囲内とし
た。
Cu: CuはMgとともに強度向上および焼付塗装後の強度の維
持に有効な元素である。Cuが0.05%未満ではこれらの効
果が得られず、一方0.35%を越えれば熱間加工性および
耐食性の低下を招くから、Cu量は0.05〜0.35%の範囲内
とした。
Mn: Mnは焼付塗装後の強度の向上に有効な元素である。Mn
が0.70%未満ではその効果が充分に得られず、一方1.0
%を越えれば晶出化合物の粗大化を招くから、Mn量は0.
70〜1.0%の範囲内とした。なおMn量はその範囲内でも
特に0.85%以上が好ましい。
Ti: Tiは鋳塊結晶粒の微細化に有効な元素であるが、0.00
5%未満ではその効果が期待できず、一方0.20%を越え
れば粗大化合物生成のおそれがあるから、Tiは0.005〜
0.20%の範囲内とした。
B: BはTiと共存することにとよって鋳塊結晶粒の微細化
に有効な元素であるが、0.001%未満ではその効果が期
待できず、一方0.04%を越えれば粗大化合物の生成のお
それがあるから、Bは0.001〜0.04%の範囲内とした。
Fe: Feは一般のアルミニウム合金において不可避的不純物
として含有される元素であり、0.50%を越えてFeを含有
すれば、晶出化合物が増加して耐食性に問題が生じるか
ら、Feは不純物として0.50%以下に規制する必要があ
る。
以上の各成分のほかは、基本的にはAlと、前述のFe以
外の不可避的不純物とすれば良いが、請求項2、請求項
4の発明においては、さらにZn,Cr,Zr,Vのうちの1種ま
たは2種以上を添加する。これらの限定理由は次の通り
である。
Zn: ZnはMgとともに強度向上および焼付塗装後の強度維持
に有効な元素であるが、0.50%未満ではその効果が充分
に得られず、一方1.50%を越えてもそれ以上の効果は期
待できない。したがってZnを添加する場合の添加量は0.
50〜1.50%の範囲内とした。
Cr,Zr,V: これらはいずれも焼付塗装後の強度の向上に寄与する
元素であるが、それぞれ0.10%未満ではその効果が充分
に得られず、一方それぞれ0.30%を越えれば晶出化合物
の粗大化を招くから、いずれも0.10〜0.30%の範囲内と
した。
なおこの発明で用いるアルミニウム合金は、かなりの
量のMgを含有するため、合金溶製時や鋳造時に溶湯の酸
化が生じやすくなることがあり、そこで溶湯酸化防止の
ためにBeを100ppm程度以下添加しても良い。
以上のような成分組成のアルミニウム合金は、Siを1.
90〜3.0%と比較的多量に含有するため、Siを高濃度で
含むブレージングシート・スクラップ材を主原料とし、
その他の成分元素を調整することによって得ることがで
きる。
次に以上のような成分組成の合金を用いたこの発明の
焼付塗装用アルミニウム合金材の製造方法について説明
する。
先ず前述のような成分組成の合金溶湯を常法にしたが
って溶製し、DC鋳造法(半連続鋳造法)あるいは連続鋳
造法等の任意の鋳造法によって鋳造する。
得られた鋳塊に対しては、480〜540℃の範囲内の温度
で2時間以上の均熱処理を施す。この均熱処理は、合金
の強化成分であるCu,Mg,Zn,Si等を充分に固溶させるた
めに必要な処理である。均熱処理温度が480℃未満では
充分に固溶させるための処理時間が長くなって商業ベー
スでは不経済となり、一方540℃を越えれば共晶融解の
問題等が生じる。また均熱処理時間が2時間未満では充
分な固溶が達成されない。
均熱処理後は熱間圧延を行なうが、この熱間圧延は均
熱処理に引続いて直ちに行なっても、あるいは均熱処理
後、一旦冷却してから再加熱して行なっても良い。熱間
圧延後には一次冷間圧延を行なって所要の中間板厚とす
る。次いで急速加熱・急速冷却による中間焼鈍を行な
う。
この中間焼鈍は700℃/min以上の昇温速度で500℃以上
540℃以下の範囲内の温度に急速加熱し、その温度から
直ちに、あるいはその温度で210 sec程度以下の短時間
保持を行なった後、1000℃/min以上の冷却速度で急速冷
却するものであり、このような焼鈍条件は商業規模の連
続焼鈍によって達成することができる。そしてこのよう
な条件の中間焼鈍を行なうことによって、合金の強化成
分であるCu,Mg,Zn,Si等が強制固溶され、以降の工程で
の時効析出により強度向上に大きく寄与することができ
る。上述のような急速加熱・急速冷却の条件を満たさな
い焼鈍、例えばバッチ式のボックス焼鈍では、強度に対
する寄与が少なく、所要の強度を得ることが困難とな
る。
中間焼鈍後には圧延率90%以上の最終冷間圧延を行な
う。ここで最終冷間圧延は、圧延率90%以上とすること
が強度の確保のために不可欠である。
実 施 例 第1表に示すNo.1〜No.19の成分組成のアルミニウム
合金について、金型に鋳造して厚さ40mmの鋳塊を得た。
なお合金No.1〜No.19のうち、No.17以外の合金はいずれ
もブレージングシートのスクラップを主原料とした。各
鋳塊に530℃×10時間の均熱処理を施した後、両面を各1
mm面削し、480℃に再加熱して熱間圧延を行ない、厚さ4
mmの圧延板とした。次いで厚さ1mmまで冷間圧延した
後、中間焼鈍を行ない、さらに最終冷間圧延を行なって
板厚0.15mmの冷延板を得た。
ここで、中間焼鈍は、次に示すようなこの発明のプロ
セス条件範囲内の急速加熱・急速冷却による焼鈍条件
A、もしくはこの発明のプロセス条件範囲外のボックス
焼鈍炉による焼鈍条件Bを適用した。
A:ソルトバスを用い、昇温速度1500℃/minで540℃に加
熱し、540℃到達後保持なしで直ちに冷却速度1200℃/mi
nにて冷却。
C:箱ボックス焼鈍炉を用い、昇温速度50℃/hrで、315℃
に加熱し、2時間保持後、冷却速度40℃/hrで冷却。
以上のようにして得られた板厚0.15mmの各冷延板につ
いて、引張り試験を行なった。またその板厚0.15mmの各
冷延板に対して焼付塗装工程の焼付条件に相当するオイ
ルバスによる200℃×1minの加熱処理を施した後、同様
に引張り試験を行なった。各引張り試験の結果を第2表
に示す。また上述の焼付塗装工程の焼付条件に相当する
200℃×1minの加熱処理の前後での耐力減少率も併せて
第2表中に示す。
第2表に示されるように、この発明の実施例による例
延板(合金No.1〜No.13、中間焼鈍条件A)では、いず
れも焼付塗装に相当する200℃×1minの加熱処理前後で
の耐力の減少が少なく、ブレージングシートのスクラッ
プ材を主原料として、焼付塗装後の強度、耐力が従来材
(5086合金)なみの材料が得られることが明らかであ
る。ここで、この発明の実施例による例延板において焼
付塗装前後の耐力の低下が少ないことは、焼付塗装前の
冷延板の状態での耐力をさほど大きくしておく必要がな
いことを意味し、したがって焼付塗装前の成形性、およ
び成形による形状凍結性を向上させることができる。
発明の効果 この発明によれば、Si含有量が多いブレージングシー
トのスクラップ材を用いて、焼付塗装工程での耐力の低
下が少なく、焼付塗装後に従来材と同等の耐力を有する
焼付塗装用アルミニウム合金材を得ることができる。そ
してまたこの発明による焼付塗装用アルミニウム合金材
は、前述のように焼付塗装工程での耐力の低下が少ない
ところから、焼付塗装前の状態での耐力をさほど大きく
する必要がなく、そのため焼付塗装前の成形性、および
成形による形状凍結性を向上させることができる。さら
にこの発明によれば、ブレージングシートのスクラップ
材の有効活用を図って、省資源に寄与することができ
る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Si 1.90〜3.0%、Mg 0.7〜3.0%、Cu 0.05
    〜0.35%、Mn 0.70〜1.0%、Ti 0.005〜0.2%、B 0.001
    〜0.04%を含有し、かつ不純物としてのFeを0.50%以下
    に規制し、残部がAlおよびその他の不可避的不純物より
    なるアルミニウム合金を鋳造し、得られた鋳塊を480〜5
    40℃の範囲内の温度で2時間以上均熱処理し、次いで熱
    間圧延および冷間圧延を施し、さらに700℃/min以上の
    昇温温度で500〜540℃の範囲内の温度に急速加熱して、
    1000℃/min以上の冷却速度で急速冷却する中間焼鈍を施
    し、その後最終冷間圧延を90%以上の圧延率で行なうこ
    とを特徴とする焼付塗装用アルミニウム合金材の製造方
    法。
  2. 【請求項2】Si 1.90〜3.0%、Mg 0.7〜3.0%、Cu 0.05
    〜0.35%、Mn 0.70〜1.0%、Ti 0.005〜0.2%、B 0.001
    〜0.04%を含有し、さらにZn 0.50〜1.50%、Cr 0.10〜
    0.30%、Zr 0.10〜0.30%、V 0.10〜0.30%のうちの1
    種または2種以上を含有し、かつ不純物としてのFeを0.
    50%以下に規制し、残部がAlおよびその他の不可避的不
    純物よりなるアルミニウム合金を鋳造し、得られた鋳塊
    を480〜540℃の範囲内の温度で2時間以上均熱処理し、
    次いで熱間圧延および冷間圧延を施し、さらに700℃/mi
    n以上の昇温速度で500〜540℃の範囲内の温度に急速加
    熱して、1000℃/min以上の冷却速度で急速冷却する中間
    焼鈍を施し、その後最終冷間圧延を90%以上の圧延率で
    行なうことを特徴とする焼付塗装用アルミニウム合金材
    の製造方法。
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